近期NASA通過在木星上的太空探測器發現木星的衛星上面有許多火山,其動力可能不來源於地下岩漿海洋。這項發現解開了長達44年的謎團,同時引發科學家討論其它衛星和系外行星是否擁有相似岩漿海洋的假設。

木星的衛星「木衛一」於1610年1月8日被伽利略·伽利雷(Galileo Galilei)發現。直到1979年美國宇航局(NASA)南加州噴氣推進實驗室的成像科學家琳達·莫拉比托(Linda Morabito)通過無人外太空探測器航海家1號(Voyager I)首次發現「木衛一」有火山正在噴發。

之後科學家也觀察到「木衛一」是太陽系中火山活動最活躍的天體,至少有400座火山,這些火山讓它整體呈現類似「馬鈴薯芽眼」模樣。這些火山連續不斷地噴發出滾燙的熔岩和羽流,幾乎讓該衛星許多地方被熔岩平原覆蓋,於是科學家想知道該衛星地底是否不僅包含一個巨大的熔岩海。

NASA的科學家通過太空探測器朱諾號(Juno)發現,「木衛一」上多座活火山的動力很可能來源於火山底下滾燙的岩漿室,而非衛星底下的岩漿海。這項研究的初步成果於12月12日發表在《自然》雜誌上。

朱諾號在2016年抵達木星,且圍繞著這顆巨行星的軌道飛行60多次。它在2023年12月30日到2024年2月3日期間多次飛越「木衛一」,在距離「木衛一」地表930英里(1,500公里)時,使用高精度雙頻多普勒進行探測,以此獲取關於「木衛一」本身的重力數據和細節。

他們使用獲得的數據和細節,與NASA在1990年代派出伽利略號探測器對「木衛一」進行磁感應測量獲得的數據做了詳細的比較。結果證明,科學家在1990年代猜測「木衛一」存在熔岩海的想法,可能是個錯誤。

當時科學家認為,該衛星只需42.5小時就能繞行木星一圈,這會讓衛星內部在巨大的引力變化(潮汐力)下出現極端擠壓,可能形成大片的熔岩海,且整個球體會在木星強大的潮汐作用力下出現顯著的變形。

不過,這次朱諾號通過多普勒測量結果顯示「木衛一」相當堅硬。這意味著它的內部也應該很堅硬,不太可能有全球性的岩漿海,最有可能的是火山下面有小型岩漿庫,能夠使其噴發。

科學家還解釋了「木衛一」被熔岩平原覆蓋的原因。他們認為,該衛星在強大的潮汐力作用下,部分地殼被破壞,從而加劇火山活動,因此密度較小的「熔體」(地殼物質)容易隨著火山活動噴發出來。

聖安東尼(San Antonio)奧西南研究所(Southwest Research Institute)的朱諾號首席研究員斯科特·博爾頓(Scott Bolton)對NASA新聞室表示,「自從莫拉比托博士發現木衛一上的火山活動後,科學家一直想知道這些火山是如何從地表下的熔岩獲取能量。」

他接著說,「於是科學家設想木衛一是否有一片炙熱的岩漿海,為這些火山提供燃料,或它們的來源更本地化呢?我們希望通過朱諾號在這顆衛星上收集資料去了解它是如何運作。」

博爾頓還解釋,「我們根據朱諾號對木衛一重力場的探測結果,就能夠知道它在受到高強度的潮汐力影響下,是否生成一個隱藏在衛星底下的全球性岩漿海。」

主要作者、朱諾號聯合研究員、噴氣推進實驗室太陽系動力學小組主管瑞安·帕克(Ryan Park)對此表示,「結果顯示,潮汐力無法讓其產生岩漿海,這促使我們重新思考對木衛一的了解。這次的結果對於我們了解其它的衛星(土衛二、木衛二和系外行星等)十分有意義,因為它提供我們一個關於行星形成和演化的全新思路。」

帕克的說法來源於,先前科學家發現,許多太陽系外的行星都圍繞著最小的恆星(M 矮星)運行,且天體之間的運行軌道非常小,它們在距離如此之近的情況下,很可能會受到強烈潮汐力影響,其內部可能產生全球性的岩漿海。不過,木衛一並沒有產生岩漿海,那些圍繞M矮星的系外行星或許就沒有岩漿海。@

 

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